Transmissão hidráulica: Prós, contras e aplicações

I. Vantagens e desvantagens da transmissão hidráulica

1. Principais vantagens

Em comparação com a transmissão mecânica, a transmissão eléctrica e a transmissão pneumática, a transmissão hidráulica apresenta as seguintes vantagens

• A transmissão hidráulica pode alcançar uma regulação de velocidade contínua durante o funcionamento, com um ajuste de velocidade conveniente e uma gama de velocidades relativamente grande, atingindo 100:1 a 2000:1.
• Sob as mesmas condições de potência, os dispositivos de transmissão hidráulica são pequenos em tamanho, leves em peso, têm baixa inércia e uma estrutura compacta (por exemplo, o peso de um motor hidráulico é apenas 10% a 20% do peso de um motor elétrico com a mesma potência), e podem transmitir grandes forças ou binários.
• A transmissão hidráulica funciona de forma relativamente suave, responde rapidamente, tem um pequeno impacto e pode arrancar, travar e inverter a alta velocidade. A frequência de inversão dos dispositivos de transmissão hidráulica pode atingir 500 vezes por minuto para o movimento rotativo e 400 a 1000 vezes para o movimento linear recíproco.
• O controlo e o ajuste dos dispositivos de transmissão hidráulica são relativamente simples, a operação é conveniente e economiza trabalho, e é fácil conseguir automação e coordenação com o controlo elétrico, realizando assim acções sequenciais complexas e controlo remoto.
• Os dispositivos de transmissão hidráulica são fáceis de obter proteção contra sobrecarga. Se o sistema estiver sobrecarregado, o óleo regressa ao depósito através da válvula de descarga. Uma vez que o óleo é utilizado como meio de trabalho, pode lubrificar-se a si próprio, tendo assim uma longa vida útil.
• A transmissão hidráulica é fácil de normalizar, generalizar e serializar, facilitando a conceção, o fabrico e a promoção.
• A transmissão hidráulica é fácil de realizar movimentos rotativos e lineares, e a disposição e o layout dos componentes são flexíveis.
• Na transmissão hidráulica, o calor gerado pela perda de potência pode ser transportado pelo óleo em circulação, evitando assim um aumento excessivo da temperatura em determinadas áreas locais do sistema.

2. Principais desvantagens

• O meio de trabalho é líquido, o que é propenso a fugas, e o óleo pode ser comprimido, pelo que não pode ser utilizado em situações em que é necessária uma relação de transmissão precisa.
• A transmissão hidráulica tem perdas mecânicas, perdas de pressão e perdas por fugas, o que resulta numa menor eficiência, pelo que não é adequada para a transmissão a longa distância.
• A transmissão hidráulica é sensível a alterações na temperatura do óleo e na carga, tornando-a inadequada para utilização a baixas ou altas temperaturas, e é também sensível à contaminação.
• A transmissão hidráulica requer uma fonte de energia separada (como uma estação de bombagem hidráulica) e a energia hidráulica não pode ser transmitida à distância como a energia eléctrica.
• Os componentes hidráulicos requerem uma elevada precisão de fabrico e são dispendiosos, pelo que é necessário organizar uma produção especializada.
• Quando ocorre uma avaria num dispositivo de transmissão hidráulica, não é fácil detetar a causa e eliminá-la rapidamente.

Em geral, a transmissão hidráulica tem muitas vantagens e as suas desvantagens estão a ser gradualmente ultrapassadas com o desenvolvimento da tecnologia de produção. Por conseguinte, a transmissão hidráulica tem amplas perspectivas de desenvolvimento na produção moderna.

II. Aplicações da transmissão hidráulica

Devido às inúmeras vantagens da transmissão hidráulica, esta tem sido amplamente utilizada em vários sectores da economia nacional. No entanto, as razões para a utilização da transmissão hidráulica variam consoante os sectores. Por exemplo, a maquinaria de engenharia e a maquinaria de pressão utilizam-na devido à sua estrutura simples e grande força de saída, enquanto a indústria da aviação a utiliza devido ao seu peso leve e tamanho reduzido.

Nas máquinas-ferramentas, a transmissão hidráulica é principalmente utilizada porque pode atingir uma mudança de velocidade contínua, é fácil de automatizar e pode atingir movimentos de inversão frequentes. Por conseguinte, a transmissão hidráulica é normalmente utilizada nos seguintes dispositivos de máquinas-ferramentas.

1. Dispositivo de transmissão do movimento de alimentação

Esta aplicação é mais utilizada em máquinas-ferramentas: o cabeçote porta-rebolos das rectificadoras; a coluna ou torre de tornos horizontais, tornos de torre e tornos automáticos; a mesa de trabalho ou cabeçote das rectificadoras, furadoras, fresadoras e plainas; a cabeça motorizada e o carro das máquinas combinadas, etc., podem todos utilizar transmissão hidráulica. Alguns destes componentes requerem movimentos rápidos, outros requerem movimentos lentos (2 mm/min) e outros requerem movimentos rápidos e lentos.

A maioria destes componentes requer uma grande gama de regulação da velocidade e uma regulação contínua da velocidade durante o funcionamento; alguns requerem uma alimentação contínua, outros requerem uma alimentação intermitente; alguns requerem uma velocidade constante com cargas variáveis e outros requerem um bom desempenho em marcha-atrás. Para todos estes requisitos, a transmissão hidráulica é a mais adequada.

2. Dispositivo de transmissão de movimento principal alternativo

A mesa de trabalho de uma plaina de pórtico e o cilindro de uma fresadora ou entalhadora podem utilizar a transmissão hidráulica para obter o movimento alternativo de alta velocidade necessário. A primeira pode atingir uma velocidade de 60 a 90 m/min, enquanto as duas últimas podem atingir 30 a 50 m/min. Nestes casos, a utilização da transmissão hidráulica é benéfica para reduzir o impacto de inversão, diminuir o consumo de energia e encurtar o tempo de inversão.

3. Dispositivo de transmissão do movimento principal rotativo

O fuso de um torno pode utilizar a transmissão hidráulica para conseguir uma mudança de velocidade contínua para o movimento principal rotativo, mas esta aplicação ainda não é comum.

4. Dispositivo de perfilagem

A maquinação de perfis de tornos, fresadoras e plainas pode ser conseguida utilizando um sistema servo hidráulico, com uma precisão de 0,01 a 0,02 mm. Além disso, o dispositivo de correção da roda de moldagem e o dispositivo de correção do parafuso de avanço padrão em máquinas de retificação também podem utilizar este sistema.

5. Dispositivos auxiliares

Os dispositivos de fixação, os dispositivos de controlo de mudança de velocidade, os dispositivos de eliminação da folga da porca do parafuso de avanço, os dispositivos de equilíbrio para peças móveis verticais, os dispositivos de indexação e os dispositivos de carga, descarga, transporte e armazenamento de peças e ferramentas em máquinas-ferramentas podem ser implementados utilizando a transmissão hidráulica. Esta abordagem ajuda a simplificar a estrutura da máquina-ferramenta e a melhorar o nível de automatização da máquina-ferramenta.

6. Dispositivo de transmissão por passos

O movimento de passo linear ou rotativo da mesa de trabalho em Máquina CNC podem ser alcançadas de forma rápida e precisa por um sistema servo electro-hidráulico baseado em sinais eléctricos. Os sistemas de circuito aberto têm uma precisão de posicionamento inferior (<0,01 mm), mas são económicos; os sistemas de circuito fechado têm uma precisão de posicionamento e um custo mais elevados.

7. Rolamento hidrostático

Os rolamentos, as calhas de guia e os mecanismos de porca do parafuso de avanço em máquinas-ferramentas pesadas, de alta velocidade e de alta precisão podem atingir uma elevada estabilidade operacional e precisão de movimento se for utilizado um sistema hidráulico para o rolamento hidrostático.

A aplicação da transmissão hidráulica em vários sectores é apresentada no Quadro 1.

Tabela 1 Aplicação da transmissão hidráulica em vários sectores